الحساب الحراري للمبنى: التفاصيل والصيغ لإجراء العمليات الحسابية + أمثلة عملية

أثناء تشغيل المبنى ، كل من ارتفاع درجة الحرارة والتجميد غير مرغوب فيه. سيسمح تحديد الأرضية الوسطى بحساب الهندسة الحرارية ، وهو أمر لا يقل أهمية عن حساب الربحية والقوة ومقاومة الحريق والمتانة.

بناءً على معايير الهندسة الحرارية ، والخصائص المناخية ، ونفاذية البخار والرطوبة ، يتم اختيار المواد لبناء الهياكل المغلقة. كيفية إجراء هذا الحساب ، نعتبره في المقالة.

الغرض من حساب الهندسة الحرارية

يعتمد الكثير على الخصائص الحرارية للمبارزة الرئيسية للمبنى. هذه هي رطوبة العناصر الهيكلية ، ومؤشرات درجة الحرارة التي تؤثر على وجود أو عدم وجود المكثفات في الأقسام والأسقف الداخلية.

سيظهر الحساب ما إذا تم الحفاظ على خصائص درجة الحرارة والرطوبة المستقرة عند درجات حرارة زائد وناقص. تتضمن قائمة هذه الخصائص أيضًا مؤشرًا مثل كمية الحرارة المفقودة من غلاف المبنى في فترة البرد.

لا يمكنك البدء في التصميم بدون الحصول على كل هذه البيانات. بناءً على ذلك ، اختر سمك الجدران والأرضيات ، وتسلسل الطبقات.

وفقا للوائح GOST 30494-96 قيم درجة الحرارة في الداخل. في المتوسط ​​، 21 درجة. في الوقت نفسه ، يجب أن تبقى الرطوبة النسبية في إطار مريح ، وهذا بمعدل 37 ٪. أعلى سرعة لحركة الكتلة الهوائية - 0.15 م / ث

يهدف حساب الهندسة الحرارية إلى تحديد:

1. هل التصاميم مطابقة للمتطلبات المذكورة فيما يتعلق بالحماية الحرارية؟
2. هل المناخ المحلي المريح داخل المبنى مضمون تمامًا؟
3. هل الحماية الحرارية المثلى للمنشآت مضمونة؟

المبدأ الرئيسي هو الحفاظ على توازن الفرق في مؤشرات درجة حرارة الغلاف الجوي للهياكل الداخلية للأسوار والغرف. إذا لم يتم ملاحظتها ، فإن هذه الأسطح تمتص الحرارة ، وداخل درجة الحرارة ستظل منخفضة جدًا.

يجب ألا تؤثر التغييرات في تدفق الحرارة بشكل كبير على درجة الحرارة الداخلية.تسمى هذه الخاصية المقاومة للحرارة.

من خلال إجراء حساب حراري ، يتم تحديد الحدود المثلى (الحد الأدنى والحد الأقصى) لأبعاد الجدران والأرضيات في السمك. هذا ضمان لعمليات البناء على مدى فترة طويلة ، سواء من دون التجمد الشديد للهياكل وارتفاع درجة الحرارة.

معلمات لإجراء العمليات الحسابية

لإجراء حساب الحرارة ، تحتاج إلى المعلمات الأولية.

يعتمدون على عدد من الخصائص:

1. وجهة المبنى ونوعه.
2. اتجاهات أظرف المبنى الرأسي نسبة إلى الاتجاه إلى النقاط الأساسية.
3. المعلمات الجغرافية لمنزل المستقبل.
4. حجم المبنى وعدد الطوابق والمساحة.
5. أنواع وبيانات الأبعاد للأبواب وفتحات النوافذ.
6. نوع التدفئة ومعلماتها الفنية.
7. عدد المقيمين الدائمين.
8. مواد الهياكل الرأسية والأفقية.
9. تداخل الطابق العلوي.
10. مجهز بالماء الساخن.
11. نوع التهوية.

يتم أخذ السمات الهيكلية الأخرى للهيكل في الاعتبار في الحساب. يجب ألا تساهم نفاذية الهواء لأغلفة المبنى في التبريد المفرط داخل المنزل وتقليل خصائص العزل الحراري للعناصر.

فقدان الحرارة والتشبع المائي للجدران ، بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي إلى الرطوبة ، مما يؤثر سلبًا على متانة المبنى.

في عملية الحساب ، أولاً وقبل كل شيء ، يتم تحديد بيانات الهندسة الحرارية لمواد البناء ، والتي يتم من خلالها صنع غلاف المبنى. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مقاومة نقل الحرارة المنخفضة ومطابقتها لقيمتها المعيارية تخضع للتحديد.

صيغ لحساب

يمكن تقسيم تسربات الحرارة التي فقدها المنزل إلى قسمين رئيسيين: الخسائر من خلال أغلفة المباني والخسائر الناجمة عن العمل نظام تهوية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم فقدان الحرارة عند تصريف الماء الدافئ في نظام الصرف الصحي.

الخسائر من خلال أظرف البناء

بالنسبة للمواد التي تشكل الهياكل المرفقة ، من الضروري العثور على قيمة مؤشر الموصلية الحرارية Kt (W / m x degree). هم في الدلائل ذات الصلة.

الآن ، معرفة سمك الطبقات ، وفقًا للصيغة: R = S / CTحساب المقاومة الحرارية لكل وحدة. إذا كان التصميم متعدد الطبقات ، يتم إضافة جميع القيم التي تم الحصول عليها.

يتم تحديد أبعاد فقدان الحرارة بسهولة أكبر عن طريق إضافة تدفقات الحرارة من خلال الهياكل المغلقة التي تشكل هذا المبنى بالفعل

استرشادا بهذه التقنية ، خذ بعين الاعتبار لحظة أن المواد التي يتكون منها الهيكل لها هيكل مختلف. كما يؤخذ في الاعتبار أن تدفق الحرارة الذي يمر عبرها له تفاصيل مختلفة.

لكل تصميم فردي ، يتم تحديد فقدان الحرارة بواسطة الصيغة:

س = (A / R) × dT

هنا:

• أ - مساحة بالمتر المربع.
• R هي مقاومة هيكل نقل الحرارة.
• dT هو فرق درجة الحرارة بين الخارج والداخل. يجب تحديده لأبرد فترة 5 أيام.

عند إجراء الحساب بهذه الطريقة ، يمكنك الحصول على النتيجة فقط لأبرد فترة خمسة أيام. يتم تحديد إجمالي فقدان الحرارة لموسم البرد بأكمله من خلال مراعاة المعلمة dT ، مع مراعاة درجة الحرارة ، وليس الأقل ، ولكن المتوسط.

تعتمد درجة امتصاص الحرارة ، وكذلك نقل الحرارة ، على الرطوبة المناخية في المنطقة. لهذا السبب ، يتم استخدام خرائط الرطوبة في الحسابات.

بعد ذلك ، احسب كمية الطاقة اللازمة للتعويض عن فقدان الحرارة التي مرت من خلال غلاف المبنى ومن خلال التهوية. يشار إلى W.

هناك صيغة لذلك:

W = ((Q + QB) × 24 × N) / 1000

فيه N هي مدة فترة التسخين بالأيام.

مساوئ حساب المنطقة

الحساب بناءً على مؤشر المنطقة ليس دقيقًا جدًا. هنا ، لا تؤخذ في الاعتبار معلمة مثل المناخ ، ومؤشرات درجة الحرارة ، الدنيا والقصوى ، والرطوبة. نظرًا لتجاهل العديد من النقاط المهمة ، فإن الحساب يحتوي على أخطاء كبيرة.

غالبًا ما يحاول المشروع منعهم ، ويوفر المشروع "المخزون".

إذا اخترت مع ذلك هذه الطريقة للحساب ، فأنت بحاجة إلى النظر في الفروق الدقيقة التالية:

1. مع ارتفاع الأسوار الرأسية حتى ثلاثة أمتار ووجود ما لا يزيد عن فتحتين على سطح واحد ، تكون النتيجة أفضل للضرب في 100 واط.
2. إذا كان المشروع يحتوي على شرفة ، يتم ضرب نافذتين أو لوجيا بمتوسط ​​125 واط.
3. عندما تكون المباني صناعية أو مستودع ، يتم استخدام مضاعف 150W.
4. في حالة وجود مشعات بالقرب من النوافذ ، تزداد سعة تصميمها بنسبة 25٪.

صيغة المنطقة هي:

س = S × 100 (150) وات.

هنا Q هو مستوى مريح للحرارة في المبنى ، S هي المنطقة التي بها تدفئة بالمتر المربع. أرقام 100 أو 150 - الكمية المحددة من الطاقة الحرارية المستهلكة للتدفئة 1 متر مربع.

الخسائر من خلال التهوية المنزلية

المعلمة الرئيسية في هذه الحالة هي سعر الصرف الجوي. شريطة أن تكون جدران المنزل قابلة للاختراق ، فإن هذه القيمة تساوي الوحدة.

يتم اختراق الهواء البارد في المنزل عن طريق تهوية العرض. تساهم تهوية العادم في رحيل الهواء الدافئ. يقلل من الخسائر من خلال تهوية المبادل الحراري. لا يسمح للحرارة بالهروب مع هواء العادم ، ويسخن التدفقات الواردة

يوفر تحديث كامل للهواء داخل المبنى في ساعة واحدة. تحتوي المباني التي تم إنشاؤها وفقًا لمعيار DIN على جدران ذات حاجز بخار ، وبالتالي يعتبر سعر صرف الهواء هنا اثنين.

هناك صيغة يتم من خلالها تحديد فقدان الحرارة من خلال نظام التهوية:

Qw = (V x Qu: 3600) x P x C x dT

هنا ، تشير الرموز إلى ما يلي:

1. Qв - فقدان الحرارة.
2. V هو حجم الغرفة بالمتر المكعب.
3. P هي كثافة الهواء. تؤخذ قيمتها تساوي 1.2047 كجم / م 3.
4. Kv - سعر الصرف الجوي.
5. C هي الحرارة النوعية. يساوي 1005 جول / كجم × س.

استنادًا إلى نتائج هذا الحساب ، من الممكن تحديد قوة مولد الحرارة لنظام التدفئة. إذا كانت قيمة الطاقة عالية جدًا ، يمكن أن يصبح الوضع مخرجًا. وحدة تهوية مع استرداد. دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة للمنازل المصنوعة من مواد مختلفة.

مثال لحساب الهندسة الحرارية رقم 1

نحسب مبنى سكني يقع في منطقة مناخية واحدة (روسيا) ، المنطقة الفرعية 1B. تم أخذ جميع البيانات من الجدول 1 من SNiP 23-01-99. لاحظت أبرد درجة حرارة لمدة خمسة أيام مع أمان من 0.92 - tn = -22 درجة مئوية.

وفقًا لـ SNiP ، تستمر فترة التسخين (zop) 148 يومًا. متوسط ​​درجة الحرارة خلال فترة التسخين مع متوسط ​​درجات الحرارة اليومية للهواء في الشارع هو 8 درجة مئوية - إجمالي = -2.3 درجة مئوية. درجة الحرارة الخارجية خلال موسم التسخين = -4.4 درجة مئوية.

يعد فقدان الحرارة في المنزل أهم لحظة في مرحلة التصميم. يعتمد اختيار مواد البناء والعزل على نتائج الحساب. لا توجد خسائر صفر ، ولكن نسعى جاهدين للتأكد من أنها مناسبة قدر الإمكان.

يشترط أن يتم توفير درجة حرارة 22 درجة في غرف المنزل. يتألف المنزل من طابقين وجدران بسمك 0.5 متر ، وارتفاعه 7 أمتار ، وأبعاده في المخطط 10 × 10 م ، أما مادة الجدار العمودي فهي من السيراميك الدافئ. بالنسبة له ، فإن معامل التوصيل الحراري هو 0.16 واط / م × ج.

تم استخدام الصوف المعدني كعزل خارجي ، بسمك 5 سم. قيمة CT لها 0.04 W / m x C. عدد فتحات النوافذ في المنزل 15 قطعة. 2.5 متر مربع لكل منهما.

فقدان الحرارة من خلال الجدران

بادئ ذي بدء ، من الضروري تحديد المقاومة الحرارية لكل من جدار السيراميك والعزل. في الحالة الأولى ، R1 = 0.5: 0.16 = 3.125 متر مربع. mx C / W. في الثانية - R2 = 0.05: 0.04 = 1.25 متر مربع. mx C / W. بشكل عام ، لمظروف المبنى الرأسي: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 متر مربع. mx C / W.

نظرًا لأن فقدان الحرارة له علاقة تناسبية مباشرة مع مساحة غلاف المبنى ، فإننا نحسب مساحة الجدران:

A = 10 × 4 × 7 - 15 × 2.5 = 242.5 متر مربع

الآن يمكنك تحديد فقدان الحرارة من خلال الجدران:

Qc = (242.5: 4.375) × (22 - (-22)) = 2438.9 واط.

يتم حساب خسائر الحرارة من خلال الحوائط الأفقية بنفس الطريقة. نتيجة لذلك ، تم تلخيص جميع النتائج.

إذا كان هناك قبو ، فإن فقدان الحرارة من خلال الأساس والأرض سيكون أقل ، حيث أن درجة حرارة التربة ، وليس الهواء الخارجي ، تشارك في الحساب

إذا تم تسخين الطابق السفلي تحت أرضية الطابق الأول ، فلا يمكن عزل الأرضية.لا تزال جدران الطابق السفلي مغلفة بشكل أفضل بالعزل بحيث لا تنتقل الحرارة إلى الأرض.

تحديد الخسائر من خلال التهوية

لتبسيط الحساب ، لا تأخذ في الاعتبار سمك الجدران ، ولكن ببساطة حدد حجم الهواء بالداخل:

V = 10х10х7 = 700 مᶾ.

مع تعدد تبادل الهواء Kv = 2 ، فإن فقدان الحرارة سيكون:

Qw = (700 × 2): 3600) × 1.2047 × 1005 × (22 - (-22)) = 20776 وات.

إذا Kv = 1:

Qw = (700 × 1): 3600) × 1.2047 × 1005 × (22 - (-22)) = 10358 وات.

يتم توفير التهوية الفعالة للمباني السكنية من خلال أجهزة استعادة الدوران واللوحات. كفاءة الأولى أعلى ، تصل إلى 90٪.

مثال لحساب الهندسة الحرارية رقم 2

يجب حساب الخسائر من خلال جدار من الطوب يبلغ سمكه 51 سم ، وهو معزول بطبقة من الصوف المعدني مقاس 10 سم. خارج - 18⁰ ، من الداخل - 22⁰. تبلغ أبعاد الجدار 2.7 متر في الطول و 4 متر في الطول. الجدار الخارجي الوحيد للغرفة موجه نحو الجنوب ، ولا توجد أبواب خارجية.

بالنسبة للطوب ، فإن معامل التوصيل الحراري Kt = 0.58 W / m º C ، للصوف المعدني - 0.04 W / m º C. المقاومة الحرارية:

R1 = 0.51: 0.58 = 0.879 متر مربع. mx C / W. R2 = 0.1: 0.04 = 2.5 متر مربع. mx C / W. بشكل عام ، بالنسبة لمظروف المبنى الرأسي: R = R1 + R2 = 0.879 + 2.5 = 3.379 متر مربع. mx C / W.

مساحة الجدار الخارجي أ = 2.7 × 4 = 10.8 متر مربع

فقدان الحرارة من خلال الجدار:

Qc = (10.8: 3.379) × (22 - (-18)) = 127.9 واط.

لحساب الخسائر من خلال النوافذ ، يتم استخدام نفس الصيغة ، ولكن عادة ما يشار إلى مقاومتها الحرارية في جواز السفر وليس من الضروري حسابها.

في العزل الحراري للمنزل ، تكون النوافذ "حلقة ضعيفة". يمر جزء كبير من الحرارة خلالها. نوافذ متعددة الطبقات مزدوجة الزجاج ، أفلام عاكسة للحرارة ، إطارات مزدوجة ستقلل من الخسائر ، ولكن حتى هذا لن يساعد على تجنب فقدان الحرارة تمامًا

إذا كانت نوافذ المنزل ذات أبعاد 1.5 × 1.5 متر مربع موفرة للطاقة وموجهة نحو الشمال ، والمقاومة الحرارية هي 0.87 م 2 درجة مئوية / واط ، فإن الخسائر ستكون:

Qo = (2.25: 0.87) × (22 - (-18)) = 103.4 طن.

مثال لحساب الهندسة الحرارية رقم 3

نقوم بإجراء حساب حراري لمبنى خشبي خشبي بواجهة نصبت من جذوع الصنوبر بسماكة طبقة 0.22 م.المعامل لهذه المادة هو K = 0.15. في هذه الحالة ، سيصل فقدان الحرارة إلى:

R = 0.22: 0.15 = 1.47 متر مربع x ⁰C / W.

أدنى درجة حرارة لمدة خمسة أيام هي -18 درجة مئوية ، وللراحة في المنزل ، يتم ضبط درجة الحرارة على 21 درجة مئوية. الفرق هو 39 درجة. إذا انتقلنا من مساحة 120 متر مربع ، نحصل على النتيجة:

Qc = 120 × 39: 1.47 = 3184 واط.

للمقارنة ، نحدد فقدان منزل من الطوب. معامل لبنة السيليكات هو 0.72.

R = 0.22: 0.72 = 0.306 م² x ⁰C / W.
Qs = 120 × 39: 0.306 = 15294 واط.

في نفس الظروف ، يكون المنزل الخشبي أكثر اقتصادا. طوب السليكات للحوائط غير مناسب هنا على الإطلاق.

الهيكل الخشبي لديه قدرة حرارية عالية. تحافظ هياكلها المرفقة على درجة حرارة مريحة لفترة طويلة. ومع ذلك ، حتى المنزل الخشبي يحتاج إلى العزل ومن الأفضل القيام بذلك من الداخل والخارج

يوصي بناة ومعماريون القيام به استهلاك الحرارة أثناء التسخين لاختيار المعدات بكفاءة وفي مرحلة تصميم المنزل لاختيار نظام العزل المناسب.

مثال على حساب الحرارة رقم 4

سيتم بناء المنزل في منطقة موسكو. للحساب ، تم أخذ جدار تم إنشاؤه من كتل الرغوة. كيف يتم تطبيق العزل رغوة البوليسترين المبثوق. الانتهاء من الهيكل - الجص على كلا الجانبين. هيكلها الجيرية والرملية.

البوليستيرين الموسع بكثافة 24 كجم / م 3.

رطوبة الهواء النسبية في الغرفة هي 55 ٪ عند متوسط ​​درجة حرارة 20 درجة مئوية. سمك الطبقة:

• الجص - 0.01 م ؛
• الخرسانة الرغوية - 0.2 م ؛
• رغوة البوليسترين - 0.065 م.

المهمة هي إيجاد المقاومة اللازمة لانتقال الحرارة والمقاومة الفعلية. يتم تحديد Rtr اللازمة عن طريق استبدال القيم في التعبير:

Rtr = a x GSOP + b

حيث GOSP هي درجة يوم موسم التسخين ، و a و b هي المعاملات المأخوذة من الجدول رقم 3 من مدونة القواعد 50.13330.2012. بما أن المبنى سكني ، أ هو 000035 ، ب = 1.4.

يتم حساب GSOP بواسطة الصيغة المأخوذة من نفس النقاط الذهنية:

GOSP = (tv - tot) x zot.

في هذه الصيغة ، tv = 20⁰ ، tf = -2.2⁰ ، zf - 205 - فترة التسخين بالأيام. لذلك:

GSOP = (20 - (-2،2)) × 205 = 4551 درجة مئوية × يوم ؛

Rtr = 0.00035 × 4551 + 1.4 = 2.99 م 2 × س / ث.

باستخدام الجدول رقم 2 SP50.13330.2012 ، حدد الموصلية الحرارية لكل طبقة من الجدار:

• λb1 = 0.81 واط / م ⁰С ؛
• λb2 = 0.26 واط / متر مكعب ؛
• λb3 = 0.041 واط / م ⁰С ؛
• λb4 = 0.81 واط / م ⁰С.

المقاومة الشرطية الإجمالية لانتقال الحرارة Ro ، تساوي مجموع المقاومة لجميع الطبقات. احسبها بالصيغة:

هذه الصيغة مأخوذة من SP 50.13330.2012.هنا 1 / av هو عكس التصور الحراري للأسطح الداخلية. 1 / ar - نفس مقاومة الطبقة الحرارية الخارجية δ / λ

استبدال القيم تلقي: = 2.54 م 2 درجة مئوية / ث. يتم تحديد Rf بضرب Ro بمعامل r يساوي 0.9:

Rf = 2.54 × 0.9 = 2.3 م 2 × درجة مئوية / ث.

تلزم النتيجة بتغيير تصميم العنصر المرفق ، لأن المقاومة الحرارية الفعلية أقل من المقاومة المحسوبة.

هناك العديد من خدمات الكمبيوتر التي تسرع وتبسط العمليات الحسابية.

ترتبط حسابات الهندسة الحرارية مباشرة بتعريف نقطة الندى. سوف تتعلم ما هي وكيف تجد قيمتها من المقالة التي نوصي بها.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

إجراء حساب الهندسة الحرارية باستخدام آلة حاسبة على الإنترنت:

الحساب الصحيح للهندسة الحرارية:

سيسمح لك حساب الهندسة الحرارية المختص بتقييم فعالية عزل العناصر الخارجية للمنزل ، لتحديد قوة معدات التدفئة الضرورية.

نتيجة لذلك ، يمكنك توفير في شراء المواد وأجهزة التدفئة. من الأفضل أن تعرف مقدمًا ما إذا كانت المعدات يمكنها التعامل مع تدفئة وتكييف المبنى بدلاً من شراء كل شيء بشكل عشوائي.

يرجى ترك التعليقات وطرح الأسئلة ونشر صورة حول موضوع المقالة في الكتلة أدناه. أخبرنا عن كيف ساعدك حساب الهندسة الحرارية في اختيار معدات التدفئة للطاقة المطلوبة أو نظام العزل. من الممكن أن تكون معلوماتك مفيدة لزوار الموقع.